高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn) 傳感器簡(jiǎn)單實(shí)用模擬試題-人教版高三全冊(cè)物理試題

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1、m 1 2 r word 實(shí)驗(yàn)：傳感器的簡(jiǎn)單實(shí)用 1．如下列圖，M 是一小型理想變壓器，接線柱 a、b 接在電 壓 u＝311sin 314t(V)的正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部 分為一火警報(bào)警系統(tǒng)電路圖，其中 R 為用半導(dǎo)體熱敏材 2 料制成的傳感器(該熱敏材料的電阻率隨溫度升高而減小)，電流表 A 為值班室的顯示 2 器，顯示通過 R 的電流，電壓表 V 顯示加在報(bào)警器上的電壓，R 為一定值電阻．當(dāng)傳 1 2 3 感器 R 所在處出現(xiàn)火警時(shí)，以下說法中正確的答案是( ) 2 A．變壓器輸出端的交變電流的頻率為 31

2、4 Hz B．V 的示數(shù)是 311 V 1 C．A 的示數(shù)不變，A 的示數(shù)減小 1 2 D．V 的示數(shù)不變，V 的示數(shù)減小 1 2 U 解析：U ＝ ＝220 V，f＝50 Hz 不變，A、B 錯(cuò)誤；因 U 、U 不變，出現(xiàn)火警時(shí) R 1 2 2 變小，R 變小，I 變大，U 變大，U ′變小，I 變小，I 變大，故 C 錯(cuò)誤、D 正確． 總 2 R3 2 R1 1 答案：D 2．傳感器是一種采集信息的重要器件．如右圖所示是一種測(cè)定壓力的電 容式傳感器，A 為固定電極，B 為可動(dòng)電極，組成一個(gè)電容大小可變 的電容器．可動(dòng)電極兩端固

3、定，當(dāng)待測(cè)壓力施加在可動(dòng)電極上時(shí)，可 動(dòng)電極發(fā)生形變，從而改變了電容器的電容．現(xiàn)將此電容式傳感器與 零刻線在中央的靈敏電流表和電源串聯(lián)，組成閉合電路，電流從電流表正接線柱流 入時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn)．當(dāng)待測(cè)壓力增大時(shí)( ) A．電容器的電容將減小 B．靈敏電流表指針在正中央零刻線處 C．靈敏電流表指針向左偏轉(zhuǎn) D．靈敏電流表指針向右偏轉(zhuǎn) ε S 解析：當(dāng)待測(cè)壓力增大時(shí)，電容器板間距離縮小，由 C＝ 知，電容器的電容增大， 4πkd - 1 - / 7 word A 錯(cuò)；由于電容器與電源相連，故電壓 U 不變，由 Q＝CU 知，電容器的

4、電荷量將增加， 即電容器需充電，故電流從電流表的正接線柱流入，指針將向右偏轉(zhuǎn)，B、C 錯(cuò)誤，D 正確． 答案：D 3．溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫 度變化的特性工作的．如圖甲所示，電源的電動(dòng)勢(shì) E＝9.0 V，內(nèi)電阻不計(jì)；G 為靈敏電流計(jì)， 內(nèi)阻 R 保持不變；R 為熱敏電阻，其電阻值與溫度的變化關(guān)系如圖乙所示．閉合開關(guān) S，當(dāng) R g 的溫度等于 20 ℃時(shí)，電流表示數(shù) I ＝2 mA；當(dāng)電流表的示數(shù) I ＝3.6 mA 時(shí)，熱敏電阻的溫 1 2 度是________℃. 解析：從圖乙

5、查得 t＝20 ℃時(shí)，R 的阻值為 4 kΩ 由 E＝I (R＋R )得： 1 g E 9 R ＝ －R＝ kΩ－4 kΩ＝0.5 kΩ g I 2 1 當(dāng) I ＝3.6 mA 時(shí)，設(shè)熱敏電阻的阻值為 R′，如此 2 E 9 R′＝ －R ＝ kΩ－0.5 kΩ＝2 kΩ I g 3.6 2 從圖乙查得此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度 t ＝120 ℃ 2 答案：120 4．如如下圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB 為一均勻的滑動(dòng)變阻器，阻值為 R，長(zhǎng)度為 L，兩邊分別有 P 、P 兩個(gè)滑動(dòng)頭，與 P 相連的金屬細(xì)桿可在被固定的豎直光滑絕緣桿 1 2 1 M

6、N 上保持水平狀態(tài)，金屬細(xì)桿與托盤相連．金屬細(xì)桿所受重力忽略不計(jì)，彈簧處于原 長(zhǎng)時(shí) P 剛好指向 A 端，假設(shè) P 、P 間出現(xiàn)電壓時(shí)，該電壓經(jīng)過放大通過信號(hào)轉(zhuǎn)換后在顯 1 1 2 示屏上顯示出質(zhì)量的大?。畯椈傻膭哦认禂?shù)為 k，托盤自身質(zhì)量為 m ，電源的電動(dòng) 0 - 2 - / 7 0 0 . x 0 0 勢(shì)為 E，電源的內(nèi)阻忽略不計(jì)，信號(hào)放大器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和顯示器的分流作用忽略不 計(jì)．求： 托盤上未放物體時(shí)在托盤的自身重力作用下 P 距 A 端的距離 x ； 1 1 在托盤上放有質(zhì)量為 m 的物體時(shí) P 距 A

7、 端的距離 x ； 1 2 (3)在托盤上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn)，其方法是：調(diào)節(jié) P ，從而使 P 、P 間的電壓 2 1 2 為零，校準(zhǔn)零點(diǎn)后將被稱物體放在托盤上．試推導(dǎo)出被稱物體的質(zhì)量 m 與 P 、P 間電 1 2 壓 U 的函數(shù)關(guān)系式． m g 解析：(1)由力的平衡知識(shí)知 m g＝kx ，x ＝ . 0 1 1 k (2)放上重物重新平衡后 m g＋mg＝kx ，x ＝ 0 2 2 m＋m g k (3)設(shè)電路中的電流為 I，如此 E＝IR. 設(shè) P 、P 間的電阻為 R ，距離為 x，如此 1 2 x R

8、 x kL U＝IR ， ＝ ，x＝x －x ，解得 m＝ U. x R L 2 1 gE m g m＋m g kL 答案：(1) (2) (3)m＝ U k k gE 5．為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)可采用光敏電阻 來(lái)控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越 強(qiáng)照度越大，照度單位為 lx)．某光敏電阻 R 在不同照度下的阻值如下表： P 照度(lx) 電阻(kΩ)  0.2 75  0.4 40  0.6 28  0.8 23 

9、1.0 20  1.2 18 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D(1)所示的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值 - 3 - / 7 P 隨照度變化的特點(diǎn)． (1) (2)如圖(2)所示，當(dāng) 1、2 兩端所加電壓上升至 2 V 時(shí)，控制開關(guān) 自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)．請(qǐng)利用如下器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，給 1、 2 兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至 1.0 lx 時(shí)啟動(dòng)照明 系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖．(不考慮控制開關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì) 電路的影響)  〔2〕 提供的器材如下： 光敏電阻 R (符

10、號(hào) ，阻值見上表)； 直流電源 E(電動(dòng)勢(shì) 3 V，內(nèi)阻不計(jì))； 定值電阻：R ＝10 kΩ，R ＝20 kΩ，R ＝40 kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)； 1 2 3 開關(guān) S 與導(dǎo)線假設(shè)干． 解析：(1)描繪圖象應(yīng)注意：各點(diǎn)均勻分布在圖線兩側(cè)，且圖線應(yīng)用平滑曲線，而不能成 為各點(diǎn)的連線．光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖(3)所示，電阻的阻值隨光照度 的增大而減?。? (3) (2)根據(jù)串聯(lián)電阻的正比分壓關(guān)系，E＝3 V，當(dāng)照度降低至 1.0 lx - 4 - / 7 RP P P R 時(shí)，其電壓升至 2 V，

11、 由圖線知，此時(shí)光敏電阻 R ＝20 kΩ，U ＝2 V，串聯(lián)電阻分壓 P RP U R R U ＝1 V，由 ＝ ＝2 得：R＝ ＝10 kΩ，應(yīng)當(dāng)選定值電阻 R ， U R 2 1 R 電路原理圖如圖(4)所示。 答案：見解析  〔4〕 6．如圖 1 所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的 I－U 關(guān)系 曲線圖． 圖 1 為了通過測(cè)量得到如圖 1 所示 I－U 關(guān)系的完整曲線，在圖 2 所示的 a 和 b 兩個(gè)電 路中應(yīng)選擇的是圖________，簡(jiǎn)要說明理由：_____________________

12、____________ ________________________________________________________________________. (電源電動(dòng)勢(shì)為 9 V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為 0～100 Ω) 圖 2 (2)在圖 c 所示的電路中，電源電壓恒為 9 V，電流表讀數(shù)為 70 mA，定值電阻 R ＝250 Ω. 1 如此熱敏電阻兩端的電壓為________V；電阻 R 的阻值為________Ω. 2 舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：______________________________________

13、____. - 5 - / 7 R 解析：由于圖中要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)，所需電壓調(diào)節(jié)范圍較大，且從零開始變化，所以應(yīng) 選用分壓電路，即圖 a；根據(jù)歐姆定律可以先求出 R 的電流 I ＝36 mA，所以熱敏電阻 1 1 和 R 電流為 I ＝I－I ＝34 mA，由圖可讀出熱敏電阻在 34 mA 時(shí)的電壓為 5.2 V，如此 2 2 1 R 兩端電壓為 3.8 V，即可求出 R ＝111.8 Ω. 2 2 答案：(1)a 電壓可從 0 V 調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大 (2)5.2 111.8(111.6～112.0 均可) (3)熱敏溫

14、度計(jì)(提出其他實(shí)例，只要合理均可) 7.角速度計(jì)可測(cè)量飛機(jī)、航天器等的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,其結(jié)構(gòu)如下列圖.當(dāng)系統(tǒng) OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),元件 A 發(fā)生位移并輸出電壓信號(hào),成為飛機(jī)、航天器等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信號(hào)源.A 的質(zhì)量為 m,彈簧的勁 度系數(shù)為 K、自然長(zhǎng)度為 L,電源的電動(dòng)勢(shì)為 E、內(nèi)阻不計(jì),滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)度為 l,電阻分布均 勻.系統(tǒng)靜止時(shí) P 在 B 點(diǎn),當(dāng)系統(tǒng)以角速度  W  轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),請(qǐng)導(dǎo)出輸出電壓 U 和  W  的函數(shù)式.(要求: 寫出每步理由與主要方程) 【解析】 設(shè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)為 x,物塊 A 在彈力 Kx 的作用下,做勻速圓周運(yùn)動(dòng) Kx =mW2( L +x ) 因電阻分布均勻,所以阻值與長(zhǎng)度成正比 BP= x R l 根據(jù)歐姆定律 - 6 - / 7 2 U =E R R BP 由以上三式解得 U =  mLE W  2  . l ( K -mW ) 【答案】  U =  2 mLE W 2 l ( K -mW  ) - 7 - / 7